专利名称：从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，主要是采用转底炉 处理不锈钢生产流程中所产生的含镍、铬和铁的粉尘，制取铁粒，该铁粒可直接供后续工艺 炼钢转炉或电炉使用，达到对粉尘中含有的贵金属进行循环回收利用的目的。
背景技术：
随着环保和资源综合利用的重要性日益被人们所认识，对钢铁厂粉尘处理技术的 研究也随之成为冶金界的一大热点。不锈钢的生产流程设有炼铁、炼钢、热轧、冷轧及公辅设施。随着国内不锈钢生产 的不断发展，所产烟尘、金属粉尘、氧化铁粉、废弃物越来越多，一座年产100万吨的不锈钢 厂每年产生的含镍、铬的粉尘、氧化铁皮就达6万吨之多，仅2009年我国的不锈钢产量就达 约900万吨，经年累积，产生的这些废弃物如果不回收，不仅污染环境，增加外运废弃物处 理费用、增加企业成本，而且也白白浪费钢厂废弃物的“资源”。目前处理这些含镍、铬粉尘的方法或者本身工艺落后、能耗高，不经济，或者工艺 可行，却没有摸索到好的工艺控制方法，处理能力、还原率均不理想，有待进一步探索。鉴 于此，据了解，目前几个大型不锈钢厂处理这些粉尘的方法或是堆积存放，或对外出售一部 分，待相关技术发展到一定阶段后再考虑对这些粉尘进行处理。回收不锈钢厂的集尘灰、金属粉尘、氧化铁皮等废弃物“资源”中有价值的镍、铬、 铁等金属元素供炼钢循环实用。产生的副产品粉尘、炉渣再次回收处理可作建筑材料、路 基或水泥之原料。充分利用不锈钢厂废弃“资源”，有效降低处理废弃物成本，而且还可以减 少这些废弃物对环境的污染，提高中国环保技术及资源利用水平，是中国钢铁工业建设可 持续发展及循环经济理念的典范。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种从不锈钢粉尘中提取高含 镍、铬和铁的方法，其处理效果好，产率高。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬 和铁的方法，其特征在于将不锈钢粉尘、煤粉和石灰石进行混勻后加入粘接剂造生球，其中 煤粉的含量为占不锈钢粉尘重量的14 20%、粘接剂的含量为占不锈钢粉尘重量的1 4%、石灰石的含量为占不锈钢粉尘重量的4 8%，将得到的生球投入转底炉内，生球随着 炉床的旋转转动先经过转底炉内的氧化区进行氧化，氧化温度控制在1150 1200°C，氧化 区停留时间为6 10分钟，转底炉内氧化区的气氛控制以体积百分比计为O2为10 15%， CO为0 1%，0)2为5 10%，吐为0 1%，其余为氮气，然后经过转底炉内的高温还原 区进行还原，还原温度控制在1200 1350°C，还原区停留时间约为10 14分钟，还原区 的气氛控制以体积百分比计为O2为0 2%，CO为8 10%，CO2为8 10%，H2为0 2%，其余为氮气，生球最终还原为高温熟球，排出转底炉后自然冷却，冷却后的熟球中的炉渣自然粉化，渣铁自然粉化，通过筛分，得到能供炼钢直接使用的铁粒。按上述方案，所述的不锈钢粉尘的组成成分按质量百分比计为=Cr2O3为8 12%， NiO为4 6%，MnO为2 4%，Fe2O3为45 55%，SiO2为23 43%，不锈钢粉尘粒度 ^ 0. 15mm。按上述方案，所述的煤粉的组成成分按质量百分比计为C 75 90%，灰分6 15%, SO 0. 8%, H2O 0 10%，粒度彡 0. 1mm。按上述方案，所述的生球的粒度7 13mm，其碱度控制在1. 8 2. 0。按上述方案，所述的粘结剂的组成成分按质量百分比计为=Fe2O3 2 3%，SiO2 55 65% ,Al2O3 15 25%，CaO 0.3 0.8%，MgO 2 4%，H20 0 5%，经混合制备而 成。最后制取的铁粒中金属的收得率如下Ni 彡 95% ;Cr 彡 80% ;Fe 彡 95%。本发明通过调节生球的碱度和合理的炉内气氛的控制，即在原料中合理的配入 CaO作为造渣剂，提高了生球在转底炉内的还原温度，并形成了很好的渣相，使得熟球在冷 却过程中渣自然粉化与铁粒分离，得到高金属化率的含铬、镍和铁的颗粒。本发明的原理是由于煤粉中的碳与氧化镍和氧化铬、氧化铁紧密接触，发生还原 反应产生的CO2可以就地转化成C0(C02+C = 2C0)，并立即参与还原反应，使得含碳生球在 高温自还原过程中氧化镍和氧化铬、氧化铁被快速还原成金属镍、铬、铁。生球中的CaO与 SiO2在高温下通过固相反应生成2Ca0 · Si02。2Ca0 · SiO2熔点2130°C，正常情况下生球中 未配入CaO的不锈钢粉尘在转底炉内的还原温度控制不能超过1250°C，而由于配料中加入 较多的CaO，使得渣相的熔点得到提高，还原过程中不发生熔融现象，温度的提高使得生球 在炉内的金属的还原率也得到提高，熟球出炉后在从高温向低温冷却过程中，2Ca0-SiO2的 晶体结构发生转变，从α "2Ca0 · SiO2向α，-2Ca0 · SiO2和β _2Ca0 · SiO2转变，当温度低 于670°C时转变成Y _2Ca0· SiO2,同时体积膨胀10%。2Ca0 · SiO2从β型转变成Y型的 过程中呈“开花状”膨胀，发生自然粉化，这一过程实现了渣与金属铁颗粒的自然分离。故 此，冷却后的还原产物由粉化后的渣相与金属颗粒组成，最后只需通过机械筛分获得金属 颗粒。传统的转底炉处理不锈钢粉尘的工艺在炉内的还原温度控制不能过高，金属还原 率低，出炉后的熟球需加入熔分电炉或经过其它熔分工艺处理才能使得渣铁分离，需经两 步法才能得到铁制品满足后续工艺炼钢生产的需要，而熔分过程本身的能耗较高，使得产 品生产成本居高不下。而本方法彻底改变了传统的工艺路线，通过改进原料配比，优化转底 炉内气氛成分控制，一步法冶炼即能得到产品，精简了工艺路线，生产能耗也大大降低，成 本大大降低，产品十分具有竞争力。
附图1转底炉处理不锈钢粉尘制取铁粒的流程图。
具体实施例方式实施例1
如图1所示，本发明的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，包括有以下步 骤1)首先进行原料准备，将不锈钢粉尘、煤粉、石灰石粉和粘结剂等原料按以下重量 份数进行配比不锈钢粉尘100份、煤粉18份、石灰石粉4份和粘结剂2份。其中不锈钢粉尘的组成成分按质量百分比计为=Cr2O3 8%, NiO 6%, MnO 2%, Fe2O3 55%, SiO2 29%，不锈钢粉尘粒度彡0. 15mm ；煤粉可以采用焦粉或非焦煤，煤粉的灰分< 10%、粒径< 0. Imm ；煤粉的组成成分 按质量百分比计为C 84%, S 0.6%，灰分14%，H2O 1%，粒度< 0. 1謹。粘结剂主要成分如下=Fe2O32. 65%, SiO2 61%, Al2O3 19. 5%, CaO 0. 55%, MgO 2. 85%, H2O 1%，混合均勻即可。2)将上述原料混合均勻，将混合原料送入圆盘造球机或对辊压块机压制成7 13mm的生球，碱度的控制为1. 8 2. 0，通过烘干机将生球的水分降至2% (wt)以下，然后 通过摆动皮带机均勻布入转底炉内，转底炉可采用各种气体燃料，为了有效的节能降耗，助 燃空气采用富氧，富氧5% (vol)左右能降低燃料消耗35% (vol)左右，通过燃烧系统将炉 内的气氛控制分为氧化区和还原区，以此来调节转底炉内气氛保证了金属的高还原率；转 底炉内控制温度在1150 1350°C，其中氧化区的氧化温度控制在1150 1200°C，还原区 的还原温度控制在1200 1350°C，生球在转底炉内的停留时间为20分钟，包括氧化区8分 钟，还原区12分钟，其中，转底炉内氧化区的气氛控制为O2 12%, CO 1%, CO2 8%, H2 1% (体积百分比)，其余为氮气，还原区的气氛控制为O2 2%, CO 8%，CO2为10%，H2 1%，其 余为氮气。生球随转底炉的炉床旋转一周后还原为高温熟球，然后还原好的熟球通过设置在 转底炉内的高温螺旋排料机排出炉外。熟球经过空冷后，渣相自然粉化，与金属颗粒自然脱 离，最后只需通过机械筛分或磁选就获得高含Ni、Cr的铁粒，可供炼钢转炉或电炉直接使用。所得的铁粒的粒度为4 10mm，其典型成分如下Cr 13%, Ni 5%, Fe 75%, Mn 3%,C4%。实施例2如图1所示，本发明的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，包括有以下步 骤1)首先进行原料准备，将不锈钢粉尘、煤粉、石灰石粉和粘结剂等原料按以下重量 份数进行配比不锈钢粉尘100份、煤粉16份、石灰石粉6份和粘结剂3份。其中不锈钢粉尘的组成成分按质量百分比计为=Cr2O3 12%, NiO 4%, MnO 3%, Fe20345%, SiO2 36%，不锈钢粉尘粒度彡0. 15mm ；煤粉可以采用焦粉或非焦煤，煤粉的灰分< 10%、粒径< 0. Imm ；煤粉的组成成分 按质量百分比计为C 90%, S 0. 8%，灰分8%，H2O 1%，粒度< 0. 1_。粘结剂主要成分如下=Fe2O32. 65%, SiO2 61%, Al2O3 19. 5%, CaO 0. 55%, MgO 2. 85%，混合均勻即可。2)将上述原料混合均勻，将混合原料送入圆盘造球机或对辊压块机压制成7 13mm的生球，碱度的控制为1. 8 2. 0，通过烘干机将生球的水分降至2% (wt)以下，然后通过摆动皮带机均勻布入转底炉内，转底炉可采用各种气体燃料，为了有效的节能降耗，助 燃空气采用富氧，富氧5% (vol)左右能降低燃料消耗35% (vol)左右，通过燃烧系统将炉 内的气氛控制分为氧化区和还原区，以此来调节转底炉内气氛保证了金属的高还原率；转 底炉内控制温度在1150 1350°C，其中氧化区的氧化温度控制在1150 1200°C，还原区 的还原温度控制在1200 1350°C，生球在转底炉内的停留时间为20分钟，包括氧化区8分 钟，还原区12分钟，其中，转底炉内氧化区的气氛控制为O2 12%, CO 1%,C02 8%, H2 1%, 其余为氮气，还原区的气氛控制为O2 2%, CO 8%，0)2为10%，H2 1%，其余为氮气。生球随转底炉的炉床旋转一周后还原为高温熟球，然后还原好的熟球通过设置在 转底炉内的高温螺旋排料机排出炉外。熟球经过空冷后，渣相自然粉化，与金属颗粒自然脱 离，最后只需通过机械筛分或磁选就获得高含Ni、Cr的铁粒，可供炼钢转炉或电炉直接使 用。所得的铁粒的粒度为4 10mm，其典型成分如下Cr 16%, Ni 6%, Fe 67%, Mn 5%,C
权利要求
从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其特征在于将不锈钢粉尘、煤粉和石灰石进行混匀后加入粘接剂造生球，其中煤粉的含量为占不锈钢粉尘重量的14～20％、粘接剂的含量为占不锈钢粉尘重量的1～4％、石灰石的含量为占不锈钢粉尘重量的4～8％，将得到的生球投入转底炉内，生球随着炉床的旋转转动先经过转底炉内的氧化区进行氧化，氧化温度控制在1150～1200℃，氧化区停留时间为6～10分钟，转底炉内氧化区的气氛控制以体积百分比计为O2为10～15％，CO为0～1％，CO2为5～10％，H2为0～1％，其余为氮气，然后经过转底炉内的高温还原区进行还原，还原温度控制在1200～1350℃，还原区停留时间约为10～14分钟，还原区的气氛控制以体积百分比计为O2为0～2％，CO为8～10％，CO2为8～10％，H2为0～2％，其余为氮气，生球最终还原为高温熟球，排出转底炉后自然冷却，冷却后的熟球中的炉渣自然粉化，渣铁自然粉化，通过筛分，得到能供炼钢直接使用的铁粒。
2.按权利要求1所述的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其特征在于所述 的不锈钢粉尘的组成成分按质量百分比计为=Cr2O3为8 12%，NiO为4 6%，MnO为2 4%, Fe2O3为45 55%，SiO2为23 43%，不锈钢粉尘粒度彡0. 15mm。
3.按权利要求1或2所述的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其特征在于 所述的煤粉的组成成分按质量百分比计为C 75 90%，灰分6 15%，S 0 0.8%，H20 0 10%，粒度彡0. 1mm。
4.按权利要求1或2所述的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其特征在于 所述的生球的粒度7 13mm，其碱度控制在1. 8 2. 0。
5.按权利要求1或2所述的从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其特征在于 所述的粘结剂的组成成分按质量百分比计为=Fe2O3 2 3%，SiO2 55 65%，Al2O3 15 25%, CaO 0.3 0.8%，MgO 2 4%，H20 0 5%，经混合制备而成。
全文摘要
本发明涉及一种从不锈钢粉尘中提取高含镍、铬和铁的方法，其不同之处在于将不锈钢粉尘、煤粉和石灰石进行混匀后加入粘接剂造生球，将得到的生球投入转底炉内，生球随着炉床的旋转转动先经过转底炉内的氧化区进行氧化，然后经过转底炉内的高温还原区进行还原，生球最终还原为高温熟球，排出转底炉后自然冷却，冷却后的熟球中的炉渣自然粉化，渣铁自然粉化，通过筛分，得到能供炼钢直接使用的铁粒。本方法彻底改变了传统的工艺路线，通过改进原料配比，优化转底炉内气氛成分控制，一步法冶炼即能得到产品，精简了工艺路线，生产能耗也大大降低，成本大大降低，产品十分具有竞争力。
文档编号C22B1/243GK101892382SQ201010228648
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者叶理德, 周强, 唐恩, 张瑞, 牟丹, 王小伟, 秦涔, 邵远敬 申请人:中冶南方工程技术有限公司